METALLIDE KRISTALLSTRUKTUUR Tallinn 2015 MATERJALIDE STRUKTUUR Metallide kristalliline struktuur Siseehituse ehk aatomite ruumilise paiknevuse järgi jaotuvad kõik tahked ained kristalseteks ja amorfseteks. Metalsed materjalid on oma struktuurilt kristalsed. Metallis paiknevad aatomid kindla seadupärasuse kohaselt, moodustades korrapärase kristallvõre. Erinevaid kristallvõresid on väga palju, alates lihtsatest võredest metallide puhul, lõpetades äärmiselt keeruliste keraamiliste materjalide ja polümeeride kristallvõredega. Materjalide omadused sõltuvadki just kristallvõre ehitusest. Metallide kristalliline struktuur Joonis1. Amorfne plasti struktuur ja kristalne teemanti struktuur Metallide ideaalstruktuur Metalli struktuuri võib vaadelda paljudest kristallidest (teradest) koosnevana ehk polükristallilisena. Ideaalne monokristall koosneb aatomitest, mis on paigutatud kindla sead...
Kollased alad Hertsüünia kurdalad. Roosad alad Alpi kurdalad. Euroopa geoloogiline ehitus. Euroopa reljeefi on kujundanud mitmed mäetekke protsessid. Kaledoonia kurrutusel (540 400 Ma) (joonisel hele ja tume sinised alad) on tekkinud Skandinaavia mäestik, mis tänaseks on kulunud madalaks, väikeste absoluutsete kõrgustega mäestikuks kuni 2500 m). Lillaga on tähistatud IdaEuroopa platvormi ja fennoskandia kilbi osad. Mõlemad asuvad kristalsetel kivimitel, kuid fennoskandia kilbil puudub setenditest pealiskord. Fennoskandia kilbil asuvad Soome, osa Rootsist. Reljeef on neil aladel tasane, liigendatud kõrgustikega. Kollased alad tähistavad Hertsüünia kurdala (400 250 Ma), sellele alale jäävad Prantsuse keskmäestik, Vogeesid. hertsüünia kurrutusel tekkinud mäed on uuemad, seega kõrgemad ja järsemad kui Kaledoonia kurrutusel tekkinud Skandinaavia mäestik. Roosa värv joonisel tähistab Alpi kurdala
F= η(du/dx)dS 15. Aine agrekaatoleku muutused – Sulamine - aine üleminek tahkest olekust vedelasse soojuse juurdevoolu tõttu. Tahkumine - aine ülem vedelast olekust tahkesse koos soojuse eraldumisega. Aurustumine - vedeliku aurustumine ümbritsevasse ruumi .Soojushulk aines suureneb .Veeldumine-kui aur muutub vedelikuks on tegu veeldumise e kondenseerumisega .Soojust antakse ära . Amorfsetel ainetel pole kindlat sulamis- ja tahkumistemperatuuri ,kristalsetel aga on . 16. Soojusmasina kasutegur - Soojuse arvel tehakse tööd ,kasutegur on seda suurem ,mida väiksem on Q2(ära antav soojushulk).Q1=U2-U1+A1 U1-siseenergia ühes punktis ,U2-sen teises punktis ,Q1-juurde antav soojushulk,A1-välisjõudude vastu tehtud töö . A=Q1-Q2 η=A/Q1 η=(Q1-Q2)/Q1 η-kasutegur .
t1= algtemp. t= temp.-i muut. Soojushulk Soojushulk on energiakogus, mille keha saab või kaotab soojusülekande protsesis. Soojushulka leitakse valemist Q= c × m × (t2-t1), Q-soojushulk (joul), m-mass(kg), t1,t2 (kraadid) c-erisoojus (joul/kg kraadi kohta). Erisoojus on võrdne soojushulgaga, mis on vajalik selleks, et tõsta 1kg antud aine temp. 1 kraadi võrra. Soojuslik tasakaal Soojuslik tasakaal saabub siis, kui süsteemi kõikides osades on temp. võrdsustunud. Q1 + Q2 = 0 Sulamine Kristalsetel tahketel kehadel on kindel sulamistemp. Aine sulatamiseks on tarvis juurde anda lisasoojust. See kulub kristallvõre lõhkumiseks. Soojushulka, mis on tarvis aine sulatamiseks sulamistemp. leitakse valemist Q=×m, - sulamissoojus on võrdne soojushulgaga, mis on vajalik 1 kg antud aine sulatamiseks sulamistemp.-il (J/kg). Sulamisele vastupidine protsess on tahkumine, tahkumisel energia eraldub. Eralduv energia on samasuur, mis kulus sulamisel Q=-×m Aurustumine
Soojushulk aines =Q1-Q2/Q1*100 % kus Q1 on tsüklis soojendilt saadud soojushulk ja Q2 on jahutile antud suureneb .Veeldumine-kui aur muutub vedelikuks on tegu veeldumise e soojushulk. kondenseerumisega .Soojust antakse ära . Amorfsetel ainetel pole kindlat sulamis- ja tahkumistemperatuuri ,kristalsetel aga on . 1.variant 1.Skalaarid ja vektorid-Suurused ( aeg ,mass,inertsmom),mis on määratud üheainsa arvu poolt. Seda arvu nim antud füüsikalise suuruse väärtuseks.Neid suurusi aga 3variant skalaarideks.Mõnede suuruste määramisel on lisaks väärtusele vaja näidata ka suunda 1.Ühtlaselt muutuv sirgliikumine- Suurust mis on võrdne positiivse ühiklaengu
vektor,mille moodul on võrdne vektorite moodulite ja nendevahelise nurga sin vedelikuks on tegu veeldumise e kondenseerumisega .Soojust antakse ära . korrutisega,siht on risti tasandiga,milles asuvad korrutatavad vektorid ja suund on Amorfsetel ainetel pole kindlat sulamis- ja tahkumistemperatuuri ,kristalsetel aga määratud parema käe kruvi reegliga. on . 2.Põõrdliikumise dünaamika põhivõrrand- on Newtoni II seadus pöördliikumise kohta. Ta väidab, et impulsimomendi tuletis aja järgi võrdub jõumomendiga: dL / dt = M . Ehk teisiti - jõumoment on see põhjus, mis muudab keha impulsimomenti. 3variant 3
Soojushulga (Q) ühiluks on (J). 5.Aine agrekaatoleku muutused- Sulamine - aine üleminek tahkest olekust vedelasse soojuse juurdevoolu tõttu. Tahkumine - aine ülem vedelast olekust tahkesse koos soojuse eraldumisega. Aurustumine - vedeliku aurustumine ümbritsevasse ruumi .Soojushulk aines suureneb .Veeldumine-kui aur muutub vedelikuks on tegu veeldumise e kondenseerumisega .Soojust antakse ära . Amorfsetel ainetel pole kindlat sulamis- ja tahkumistemperatuuri ,kristalsetel aga on . 3variant 1.Ühtlaselt muutuv sirgliikumine- Suurust mis on võrdne positiivse ühiklaengu ümberpaigutamiseks tuleva kõrvaljõudude tööga nim.elektromotoorjõuks(emj.) E. E = A / q (V).Kõrvalised jõud võivad olla keemilised protsessid,aatomjõud,magneetilised jõud.Potentsiaal,potentsiaalide vahe. Suurust mis on arvuliselt võrdne elektrostaatiliste ja kõrvaljõudude poolt positiivse ühiklaengu ümberpaigutamisel tehtud tööga,nim.pingelaenguks e.lihtsalt pingeks U antud
vektor,mille moodul on võrdne vektorite moodulite ja nendevahelise nurga sin vedelikuks on tegu veeldumise e kondenseerumisega .Soojust antakse ära . korrutisega,siht on risti tasandiga,milles asuvad korrutatavad vektorid ja suund on Amorfsetel ainetel pole kindlat sulamis- ja tahkumistemperatuuri ,kristalsetel aga määratud parema käe kruvi reegliga. on . 2.Põõrdliikumise dünaamika põhivõrrand- on Newtoni II seadus pöördliikumise kohta. Ta väidab, et impulsimomendi tuletis aja järgi võrdub jõumomendiga: dL / dt = M . Ehk teisiti - jõumoment on see põhjus, mis muudab keha impulsimomenti. 3variant 3
Soojushulga (Q) ühikuks on (J) Aine agrekaatoleku muutused sulamine aine üleminek tahkest olekust vedelasse soojust juurdevoolu tõttu. Tahkumine aine üleminek vadelast olekust tahkesse koos soojuse eraldumisega. Aurustumine- vedeliku aurustumine ümbritsevasse ruumi. Soojushulk aines suureneb. Veeldumine kui aur muutub vedelikuks on tegu veeldumise e kondenseerumisega. Soojust antakse ära. Amorfsetel ainetel pole kindlat sulamis-ja tahkumistemperatuuri, kristalsetel aga on. Tahke keha joonpaisumine tahke keha joonmõõtmete temp muutumisel l=lt -l0 lt keha pikkus erinevatel temperatuuridel algpikkusel l0 järgi. Suurust , mis isel ruumipaisumise sõltuvust keha ainest ja välistingimusest nim ruumipaisumisteguriks. =3 Vt=V0 (l+t) ruumipaisumistegur näitab, kui suure osa algruumalast temp 0° suureneb ruumala, kui keha soojendada 1° võrra (1+t) joonpaisumis binoom (1+t) Aine oleku diagramm Y = temperatuur ja X = energia lisamine..
Konst ,b-Van der W 2.konst. 33.Aine agregaatoleku muutused Sulamine - aine üleminek tahkest olekust vedelasse soojuse juurdevoolu tõttu. Tahkumine - aine ülem vedelast olekust tahkesse koos soojuse eraldumisega. Aurustumine - vedeliku aurustumine ümbritsevasse ruumi .Soojushulk aines suureneb .Veeldumine-kui aur muutub vedelikuks on tegu veeldumise e kondenseerumisega .Soojust antakse ära . Amorfsetel ainetel pole kindlat sulamis- ja tahkumistemperatuuri ,kristalsetel aga on . 34.Termodünaamilised protsessid gaasides Isotermiline protsess(t-const)-kogu antav soojus muutub tööks dQ=dA Isobaariline pr(p-const)-kogu antav rõhk läheb siseenergiaks ja tööks dQ=dU+dA Isokooriline pr(V-const)-kogu ruumalamuutus muutub siseenergiaks dQ=dU 35.Soojusjõumasina kasutegur Soojuse arvel tehakse tööd ,kasutegur on seda suurem ,mida väiksem on Q2(ära antav soojushulk).Q1=U2-U1+A1 U1-siseenergia ühes punktis ,U2-sen
Amorfne olek on seda püsivam, mida keerulisem on metalli või sulami kristallivõre ja mida suurem on aatomite vastastikune mõju (suurem on ta metalli ja mittemetalli sulamite korral). Koostise poolest on kergemini saadavad ja püsivamad kahe- ja enamakomponentsed sulamid. Amorfsetel metallidel on suurepärane korrosioonikindlus, head elektri- ja magnetomadused (üldiselt suuremad kui vastavatel kristalsetel materjalidel). Difusioon Paljud metallides ja sulamites toimuvad protsessid, eriti kõrgetel temperatuuridel, on seotud difusiooniga (diffusion). Metalli aatomite liikumist kristallivõre sõlmpunktist naabersõlmpunkti või nende vahele temperatuuri mõjul nimetatakse omadifusiooniks (self-diffusion). Erisuguste aatomite liikumist, millega kaasneb sulami koostise (komponentide sisalduse) muutus selle üksikutes osades, nimetatakse heterodifusiooniks (heterodiffusion).
Nõrgad happed on äädikhape; nõrk alus on ammoniaagi vesilahus. Prootonite konsentr.-i arvutamiseks teha vastupidine arvutus kui eelmises punktis. 15. Tahkeks nimet. neid aineid ja materjale , mis omavad avatud süsteemis kindlat kuju ja mahtu. Tahke aine normaaltingimustes ei voola. Tahke aine molekule ja ioone seovad omavahel tugevad jõud. Tahke aine ja materjali omadused määravad ära selle aine keemiline koostis ja struktuur. Tahke aine eksisteerimise vormid on kristalne ja amorfne. Kristalsetel ainetel on kindel sulamis- ja tahkumistemp., füüsikalised omadused on erisuundades erinevad; aatomid ja nende grupid asetsevad korrapäraselt tasapinnati. Amorfsetel ainetel puudub kindel sulamis- ja tahkumistemp., füüsikalised omadused on igas suunas ühesugused; molekulide korrapäratu asetus. Praktikas esineb ka ained, mis on nii kristalsed kui amorfsed. Need on ainete segud (nt. klaas). Tegelik tihedus saadakse, kui mass jagatakse pulbri mahuga, millest on lahutatud pooride maht.
ja makrostruktuurist. Tahke aine ja materjal võib eksisteerida kristalsena või amorfsena. Makrosisestruktuuri, so palja silmaga nähtava struktuuri, alusel on võimalik vaadelda poorseid, kihilisi, kiulisi jms materjale. Mikrosisestruktuuri alusel võib tahkeid aineid jaotada: kristalsed ja amorfsed, aga ka klaasjad. Kristalsetes ainetes paiknevad molekulid kindla korra järgi ning molekulide ümberpaiknemisi (voolamist) toimuda ei saa, küll aga võnguvad nad ümber oma tasakaaluasendi. Kristalsetel ainetel on kindel sulamis ja tahkumistemperatuur ning nende füüsikalised omadused on anisotroopsed (eri suundades füüsikalised omadused erinevad). Amorfsetes ainetes kristallstruktuur puudub ning molekulid paiknevad korrapäratumalt, mistõttu amorfses aines võib toimuda väga aeglasi molekulide ümberpaiknemisi (voolamist), kuid ka seal on põhiliseks liikumisvormiks võnkumine. Amorfsetel ainetel puudub kindel sulamistemperatuur ning
Tahke aine ja materjal võib eksisteerida kristalsena või amorfsena. Makrosisestruktuuri, so. palja silmaga nähtava struktuuri, alusel on võimalik vaadelda poorseid, kihilisi, kiulisi jms. materjale. Mikrosisestruktuuri alusel võib tahkeid aineid jaotada: kristalsed ja amorfsed, aga ka klaasjad. Kristalsetes ainetes paiknevad molekulid kindla korra järgi ning molekulide ümberpaiknemisi (voolamist) toimuda ei saa, küll aga võnguvad nad kindlate tasakaaluasendite ümber. Kristalsetel ainetel on kindel sulamis- ja tahkumistemperatuur ning nende füüsikalised omadused on anisotroopsed (eri suundades füüsikalised omadused erinevad). Amorfsetes ainetes kristallstruktuur puudub ning molekulid paiknevad korrapäratumalt, mistõttu amorfses aines võib toimuda väga aeglasi molekulide ümberpaiknemisi (voolamist), kuid ka seal on põhiliseks liikumisvormiks võnkumine. Amorfsetel ainetel puudub kindel sulamistemperatuur ning nende füüsikalised omadused on
Kui sisestruktuur sisaldab poore, siis see tähendab et ainel on tühimikud e poorid. Kihilised kui sisestruktuur sisaldab kihte, siis see tähendab et aine on kihtidena kokku pakitud e kihiliselt. Mikrosisestruktuuri alusel võib tahkeid aineid jaotada: kristalsed ja amorfsed, aga ka klaasjad. Kristalsetes ainetes paiknevad molekulid kindla korra järgi ning molekulide ümberpaiknemisi (voolamist) toimuda ei saa, küll aga võnguvad nad kindlate tasakaaluasendite ümber. Kristalsetel ainetel on kindel sulamis- ja tahkumistemperatuur ning nende füüsikalised omadused on anisotroopsed (eri suundades füüsikalised omadused erinevad). Amorfsetes ainetes kristallstruktuur puudub ning molekulid paiknevad korrapäratumalt, mistõttu amorfses aines võib toimuda väga aeglasi molekulide ümberpaiknemisi (voolamist), kuid ka seal on põhiliseks liikumisvormiks võnkumine. Amorfsetel ainetel puudub kindel
Lühilainelisemas osas väheneb läbilaskvus ja suureneb neeldumine. Millest on tingitud selline läbipaistvuse spektraalsõltuvus vaatleme pooljuhtide näitel pärast polümeermaterjale. 8.8. Polümeermaterjalid Mitmed polümeermaterjalid on kõrge läbipaistvusega. Polümeermaterjalide kristalsed osad omavad kõrgemat n väärtust kui nende mittekristalne maatriks. Kui kristalsete osade suurus on suurem kui langeva valguse lainepikkus, siis osa valgust hajub kristalsetel osadel läbi peegeldumise ja murdumise ja materjali läbipaistvus väheneb (joon. 8.13). Näiteks väiksema tihedusega pika hargnenud ahelstruktuuriga ja väiksema kristallilisusega polüetüleen on läbipaistvam kui kõrgema tihedusega kristallilisema struktuuriga lineaarahelaga polüetüleen. 69 Kõrgema kristallisuse osaga polümeersed materjalid võivad olla isegi läbipaistmatud
annaabi.ee 
